KR101221514B1

KR101221514B1 - 이지알 쿨러

Info

Publication number: KR101221514B1
Application number: KR1020050082078A
Authority: KR
Inventors: 이상옥; 김지수; 김병주
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2005-09-05
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2013-01-15
Also published as: KR20070025665A

Abstract

본 발명은 이지알 쿨러에 관한 것으로, 그 목적은 헤더탱크와 튜브를 이용하여 냉각수를 유동되도록 하고, 상기 냉각수와 배기가스를 상호 열교환되도록 하여 방열성능을 향상시킬 수 있는 이지알 쿨러를 제공함에 있다. 이는 일정간격 이격되게 설치되어지는 제1,2헤더탱크(10)(20)와, 상기 제1,2헤더탱크(10)(20)를 상호 연통시켜 냉각수가 유동되도록 하는 복수의 튜브(30)와, 상기 제1,2헤더탱크(10)(20)에 각각 연결되는 유입관(40) 및 유출관(50)과, 상기 제1,2헤더탱크(10)(20)의 양측면에 결합되어 상기 튜브(30)의 길이방향에 직각방향으로 배기가스가 유동되는 유동로(F)를 형성시키도록 하는 사이드 서포트(60)와, 상기 유동로(F)의 양단부에 결합되어 이지알 파이프를 결합시키는 커넥터(70)를 포함하는 것이다.

헤더탱크, 튜브, 유입관, 유출관, 사이드 서포트, 커넥터

Description

이지알 쿨러 {EGR COOLER}

도 1은 종래에 따른 이지알 쿨러의 일예를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 이지알 쿨러의 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 이지알 쿨러의 종단면도.

도 4는 본 발명에 따른 이지알 쿨러의 횡단면도.

도 5는 본 발명에 따른 이지알 쿨러의 다른 실시예로서, 배기가스 유동로 상에 배플이 설치된 상태를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명에 따른 이지알 쿨러의 또 다른 실시예로서, 튜브의 외면에 엠보 비드가 형성된 상태를 나타낸 도면.

도 7은 본 발명에 따른 이지알 쿨러의 또 다른 실시예로서, 사이드 서포트 상에 엠보 비드가 형성된 상태를 나타낸 도면.

(도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명)

10,20; 제1,2헤더탱크 30: 튜브

40: 유입관 50: 유출관

60: 사이드 서포트 70: 커넥터

본 발명은 이지알 쿨러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 헤더탱크와 튜브를 이용하여 냉각수를 유동되도록 하고, 상기 냉각수와 배기가스를 상호 열교환되도록 하여 방열성능을 향상시킬 수 있는 이지알 쿨러에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 배출가스는 연소실의 혼합기 또는 미연소가스가 엔진의 크랭크케이스로부터 새어나오는 블로바이가스(Blow-by Gas)와, 연료탱크 내의 연료가 증발하여 대기 중으로 방출되는 연료증발가스 및 배기계통으로 배출되는 배기가스 등이 있고, 자동차 배출가스 중에서 유해가스로 규제하고 있는 성분은 휘발유 자동차의 경우 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx)이며, 디젤자동차의 경우는 여기에 매연을 포함하는 입자상 물질(PM: Particulate Matters)이 추가되어 있다.

이러한 자동차 배출가스는 연소과정에서 일산화탄소와 탄화수소가 가장 감소하는 시점에 질소산화물은 가장 많이 발생하는데, 이러한 질소산화물은 연료가 완전연소할수록, 즉 엔진이 고온일수록 질소산화물의 발생량은 증가하게 된다.

상기의 질소산화물의 발생을 억제하기 위해 사용되는 배기가스 재순환(이하 "이지알(Exhaust gas recirculation)"이라 함)장치는 자동차의 배출가스 중 배기가스의 일부를 흡기계로 재순환시켜 연료 혼합기의 열용량 증대 및 연소실의 산소량 감소를 통해 질소 산화물을 감소시키는 장치이며, 상기 배기가스 재순환장치에는 이지알 쿨러를 필수적으로 장착하여 배기가스와 냉각수를 상호 열교환시켜 배기가스의 지나친 온도 상승을 방지하도록 배기가스를 냉각시켜 주게 된다.

상기의 이지알 쿨러에 대한 종래의 예로서는, 일본공개특허 2000-18103호의 "배가가스 냉각기", 일본공개특허 평11-351074호의 "EGR 가스냉각장치" 등에서 찾아 볼 수 있다.

이하에서는 일본공개특허 평11-351074호의 "EGR 가스냉각장치"를 일예로 설명하며, 일본공개특허 2000-18103호의 "배가가스 냉각기"는 상기 일본공개특허 평11-351074호와 대동소이함으로 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 종래의 이지알 쿨러의 일예를 나타낸 도면이다.(이는 일본공개특허 평11-351074호의 "EGR 가스냉각장치"를 나타내며, 도면상의 부호를 그대로 부여하여 설명한다.)

도시한 바와 같이 종래의 이지알 쿨러는 양단부에 냉각매체 유입구(1-1) 및 냉각매체 유출구(1-2)가 설치되는 몸통관(1)의 내벽 양단부에 고정되는 튜브시트(tube sheet)(3)에 전열관군(2)이 고정 배열되고, 상기 몸통관(1)의 양단부에는 단부캡(cap)(4)이 고정되며, 상기 단부캡(4)에는 이지알 가스(EGR gas) 유입구(4-1)와 유출구(4-2)가 설치됨과 아울러 상기 단부캡(4)의 가스 유입구(4-1) 및 유출구(4-2)의 외측 개구단부에 체결용 플랜지(flange)(5)가 외측에 끼워 고정되는 구조로 이루어져 있다.

또한, 전열관군(2)의 양단부를 고정 배열하는 튜브시트(3)를 단면이 ??자형상 또는 컵(cap)형태로 하고, 상기 튜브시트(3)의 외주면과 몸통 관내벽의 양단부를 고정하는 동시에 상기 튜브시트(3)의 외측단부에 단부캡(4)을 고정하는 구조로 이루어져 있다.

상기와 같이 구성된 이지알 쿨러는 이지알 장치의 배기가스 재순환관에 설치되어 배기되는 가스를 이지알 가스 유입구(4-1)에 유입되도록 함과 아울러 전열관군(2)을 통과하여 이지알 가스 유출구(4-2)로 배출되도록 하여 다시 엔진의 흡기계로 되돌리게 된다.

또한, 냉각매체 유입구(1-1)에 유입된 냉각수는 몸통관(1)의 내부에서 전열관군(2)을 통과하는 배기가스와 상호 열교환되면서 배기가스내의 질소산화물을 억제하게 되고, 냉각매체 유출구(1-2)로 배출되도록 하는 것이다.

그러나, 종래의 이지알 쿨러는 배기가스가 전열관군을 통과하고, 냉각수는 몸통관에 유입되어 상기 배기가스와 냉각수가 몸통관 내부에서 상호 열교환되도록 함으로써, 방열성능이 저하되는 문제점이 있다.

즉, 상기 몸통관이 원통형으로 이루어져 있고, 상기 몸통관의 외측에 결합되는 냉각매체 유입구(1-1)와 냉각매체 유출구(1-2)의 설치 위치에 따라 배기가스와 냉각수가 상호 열교환이 용이하게 이루어지지 않아 방열 성능이 저하되는 것이다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 헤더탱크와 튜브를 이용하여 냉각수를 유동되도록 하고, 상기 냉각수와 배기가스를 상호 열교환되도록 하여 방열성능을 향상시킬 수 있는 이지알 쿨러를 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일정간격 이격되게 설치되어지는 제 1,2헤더탱크와, 상기 제1,2헤더탱크를 상호 연통시켜 냉각수가 유동되도록 하는 복수의 튜브와, 상기 제1,2헤더탱크에 각각 연결되는 유입관 및 유출관과, 상기 제1,2헤더탱크의 양측면에 결합되어 상기 튜브의 길이방향에 직각방향으로 배기가스가 유동되는 유동로를 형성시키도록 하는 사이드 서포트와, 상기 유동로의 양단부에 결합되어 이지알 파이프를 결합시키는 커넥터를 포함하는 것이다.

또한, 상기 제1,2헤더탱크의 내부에는 적어도 하나 이상의 배플을 설치하여 상기 냉각수의 흐름이 일정한 패스를 형성하도록 하는 것이다.

또한, 상기 배기가스 유동로 상에는 적어도 하나 이상의 배플이 형성된 것이다.

또한, 상기 튜브의 외면에는 엠보 비드가 형성된 것이다.

또한, 상기 사이드 서포트 상에는 엠보 비드가 형성된 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 이지알 쿨러를 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이 이지알 쿨러는 제1,2헤더탱크(10)(20), 튜브(30), 유입관(40), 유출관(50), 사이드 서포트(60) 및 커넥터(70)를 포함한다.

상기 제1,2헤더탱크(10)(20)는 일측면에 일정간격으로 복수의 튜브공(11a)(21a)이 형성되어진 헤더(11)(21)와, 상기 헤더(11)(21)의 타측에 결합되어 공간부를 형성하는 탱크(12)(22)가 한쌍으로 이루어져 일정간격 이격되게 설치되는 것이다.

상기 튜브(30)는 상기 제1,2헤더탱크(10)(20)의 헤더(11)(21)에 형성된 튜브공(11a)(21a)에 양단부가 결합되어 냉각수가 유동되도록 하는 것이다.

또한, 상기 튜브(30)는 배열 피치를 다르게 설치하여 설정하여냉각수의 균일한 분배를 가능하게 할 수 있다.

또한, 상기 튜브(30)의 사이에는 방열핀(80)을 설치하여 방열효율을 향상시키도록 하는 것이 바람직하다.

상기 유입관(40) 및 유출관(50)은 상기 제1,2헤더탱크(10)(20)에 각각 연결되는 것으로, 본 발명에서는 일실시예로서, 제1헤더탱크(10)에는 유입관(40)이 설치되고, 제2헤더탱크(20)에는 유출관(50)이 설치되는 것으로 나타내었지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 제1헤더탱크(10)에 유입관(40) 및 유출관(50)을 동시에 설치할 수도 있고, 그 반대로 제2헤더탱크(20)에 유입관(40) 및 유출관(50)을 동시에 설치할 수도 있을 것이다.

상기 사이드 서포트(60)는 상기 튜브(30)의 길이방향에 직각방향으로 배기가스 유동로(F)를 형성시키도록 상기 제1,2헤더탱크(10)(20)의 상,하측에 결합되는 것이다.

더욱 상세하게는 제1,2헤더탱크(10)(20)의 탱크(12)(22)의 상면에 설치되도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 사이드 서포트(60)에 의해 이지알 쿨러의 강도향상 및 배기가스 유동로(F)를 형성할 수 있고, 양단부가 외측으로 절곡되어 있어 이지알 파이프(90)가 결합되는 커넥터(70)가 결합되는 면을 제공하는 것이다.

상기 커넥터(70)는 상기 배기가스 유동로(F)의 양단부에 결합되어 이지알 파이프(90)를 결합시키는 것으로, 일측은 배기가스 유입구(71)가 형성되고, 타측은 배기가스 배출구(72)가 형성되는 것이다.

또한, 상기 제1,2헤더탱크(10)(20)의 내부에는 적어도 하나 이상의 배플(B)을 설치하여 일정한 패스를 형성하도록 하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 일실시예로서, 제1,2헤더탱크(10)(20)의 내부에 각각 배플(B)을 설치하여 제1헤더탱크(10)의 유입관(40)으로 냉각수가 공급되어 튜브(30)를 지그재그로 유동되면서 배기가스와 열교환시킨 후 제2헤더탱크(20)의 유출관(50)의 배출되도록 하는 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 이지알 쿨러의 다른 실시예로서, 배기가스 유동로 상에 배플이 설치된 상태를 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이 이 실시예서는 배기가스 유동로(F) 상에 배플(B1)을 설치하게 되는데 상기 배플은 일측 단부가 개방된 형태로 이루어져 배기가스의 흐름이 지그재그 형태로 이루어지게 된다.

상기와 같이 배기가스의 흐름이 배플에 의해 지연됨으로서, 냉각수의 열교환되는 시간을 증가시킴으로서 열교환 효율을 향상시키도록 한다.

도 6은 본 발명에 따른 이지알 쿨러의 또 다른 실시예로서, 튜브의 외면에 엠보 비드가 형성된 상태를 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이 이 실시예에서는 튜브의 외면에 엠보 비드(31)를 형성하여 튜브 사에에 개재되어진 방열핀을 삭제할 수 있게 된다.

즉, 튜브의 외면에 엠보 비드(31)에 의에 방열핀과의 동일한 기능을 수행하 게 된느 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 이지알 쿨러의 또 다른 실시예로서, 사이드 서포트 상에 엠보 비드가 형성된 상태를 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이 이 실시예에서는 사이드 서포트(60) 상에 엠보 비드(61)를 설치하여 유동로 상에 유동되는 배기가스의 흐름을 열전달을 향상시키도록 하는 것이다.

또한, 도면상에는 튜브 사이에 방열핀을 개재한 상태를 도시하였으나, 상기 튜브는 엠비 비드가 형성된 튜브를 사용할 수 도 있고, 유동로 상에 배플을 설치할 수 도 있을 것이다.

본 발명에 따른 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

이하에서는 설명의 편리성을 위해 냉각수 유로를 P1 내지 P3로 구분하여 설명한다.

본 발명에 따른 이지알 쿨러는 자동차의 배기가스 재순환 장치 상에 설치되는 것으로, 배기가스의 일부를 흡기계로 재순환시킬 수 있도록 커넥터(70)의 양측에 이지알 파이프(90)를 각각 연결하여 배기가스가 유입구(71)에서 유동로(F)을 따라 유출구(72)로 유동되도록 한다.

또한, 제1,2헤더탱크(10)(20)에 설치된 유입관(40) 및 유출관(50)은 냉각수라인에 연결하게 된다.

상기와 같이 이지알 쿨러를 설치한 상태에서 배기가스는 유입구(71)를 통해 유입되어 튜브(30) 사이에 설치된 방열핀(80)을 통과하면서 배기가스 배출구(72)로 배출되어 흡기계로 재순환하게 된다.

또한, 엠보 비드(31)가 형성된 튜브(30)를 사용하게 되면 튜브(30) 사이에 개재된 방열핀(80)을 설치하지 않아도 되며, 유동로(F) 상에 배플(B1)을 설치할 수 있으며, 상기 유동로(F)를 형성하는 사이드 서포트(60) 상에 엠보 비드(61)를 형성하여 열전달 효율을 향상시키도록 한다.

이때 유입관(40)을 통해 유입된 냉각수는 제1헤더탱크(10)의 상부격실(10a)에서 튜브(30)를 통과하여 제2헤더탱크(20)의 상측격실(20a)로 유동되어지고(P1 유로), 다시 배플(B)에 의해 제1헤더탱크(10)의 하부격실(10b)로 유동되어진다.(P2 유로)

또한, 상기 제1헤더탱크(10)의 하부격실(10b)로 유동되어진 냉각수는 튜브(30)를 통해 제2헤더탱크(20)의 하측격실(20b)로 유동되면서(P3 유로) 배기가스와 상호 열교환이 이루어지게 된다.

그리고, 상기 튜브(30)의 배열을 상,하 및 수직방향으로 배열을 각각 다르게 설치하여 냉각수 분배를 효율적으로 하도록 하는 것이 바람직하다.

이상 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 이지알 쿨러는 헤더탱크와 튜브를 이용하여 냉각수를 유동되도록 하고, 상기 냉각수와 배기가스를 상호 열교환되도록 하여 방열성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 배기가스의 유동로 상에 배플을 설치하도록 하고, 엠보 비드가 형성된 튜브 및 사이드 서포트 상에 형성된 엠보 비드 등에 의해 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims

일정간격 이격되게 설치되어지는 제1,2헤더탱크(10)(20)와,

상기 제1,2헤더탱크(10)(20)를 상호 연통시켜 냉각수가 유동되도록 하는 복수의 튜브(30)와,

상기 제1,2헤더탱크(10)(20)에 각각 연결되는 유입관(40) 및 유출관(50)과,

상기 제1,2헤더탱크(10)(20)의 양측면에 결합되어 상기 튜브(30)의 길이방향에 직각방향으로 배기가스가 유동되는 유동로(F)를 형성시키도록 하는 사이드 서포트(60)와,

상기 유동로(F)의 양단부에 결합되어 이지알 파이프를 결합시키는 커넥터(70)를 포함하며,

상기 제1,2헤더탱크(10)(20)의 내부에는 적어도 하나 이상의 배플(B)을 설치하여 상기 냉각수의 흐름이 일정한 패스를 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 이지알 쿨러.
삭제
제1항에 있어서, 상기 배기가스 유동로(F) 상에는 적어도 하나 이상의 배플(B1)이 형성된 것을 특징으로 하는 이지알 쿨러.
제1항에 있어서, 상기 튜브(30)의 외면에는 엠보 비드(31)가 형성된 것을 특 징으로 하는 이지알 쿨러.
제1항에 있어서, 상기 사이드 서포트(60) 상에는 엠보 비드(61)가 형성된 것을 특징으로 하는 이지알 쿨러.